陀螺儀,是一種用來感測與維持方向的裝置,基于「角動量守恒」的理論設計出來的。陀螺儀主要是由一個位于軸心可以旋轉的輪子構成,陀螺儀一旦開始旋轉,由于輪子的「角動量」,陀螺儀有抗拒方向改變的趨向。陀螺儀多用于導航、定位等系統,1850 年法國的物理學家 J.Foucault 為了研究地球自轉,首先發現高速轉動中的轉子,由于「慣性」作用它的旋轉軸永遠指向一固定方向,他用希臘字 gyro(旋轉)和 skopein(看)兩字合為 gyro scopei 一字來命名這種儀表。陀螺儀分為機械式、激光式和光纖式三大類,各自具有獨特的優勢和局限性。河南煤機導向陀螺儀
各種陀螺儀的應用:陀螺儀發明后首先應用在飛機上,后來又被用在導彈上,采用陀螺儀確定方向和角度,就可計算出飛行路線,從而進行姿態控制。手機陀螺儀就是把機械陀螺儀縮小了裝在手機主板上的,其實我也是這么想的,但永遠不要低估科技的力量,現在都發展到有激光陀螺儀,光纖陀螺儀,以及微機電陀螺儀,雖然還叫陀螺儀,但其原理跟機械陀螺儀完全不一樣,激光陀螺儀的原理是利用光程差來測量旋轉角速度,在閉合光路中,由同一光源發出的沿順時針方向和反時針方向傳輸的兩束光和光干涉,利用檢測相位差或干涉條紋的變化,就可以測出閉合光路旋轉角速度。主要用于航空,航天,國家防護等檔次高領域。車載慣導安裝在地面車輛導航、水下探測器以及工業機器人中,陀螺儀也發揮著重要作用,提供姿態感知和運動控制支持。
到了第二次世界大戰,各個國家都玩命的制造新式武器,德國人搞了飛彈去炸英國,這是這里導彈的雛形。從德國飛到英國,千里迢迢怎么讓飛彈能飛到,還能落到目標呢?于是,德國人搞出來慣性制導系統。慣性制導系統采用用陀螺儀確定方向和角速度,用加速度計測試加速度,然后通過數學計算,就可以算出飛彈飛行的距離和路線,然后控制飛行姿態,爭取讓飛彈落到想去的地方。不過那時候計算機也好,儀器也好,精度都是不太夠的,所以德國的飛彈偏差很大,想要炸倫敦,結果炸得到處都是,頗讓英國人恐慌了一陣。
靜電陀螺儀又稱電浮陀螺。在金屬球形空心轉子的周圍裝有均勻分布的高壓電極,對轉子形成靜電場,用靜電力支承高速旋轉的轉子。這種方式屬于球形支承,轉子不只能繞自轉軸旋轉,同時也能繞垂直于自轉軸的任何方向轉動,故屬自由轉子陀螺儀類型。靜電場只有吸力,轉子離電極越近吸力就越大,這就使轉子處于不穩定狀態。用一套支承電路改變轉子所受的力,可使轉子保持在中心位置。靜電陀螺儀采用非接觸支承,不存在摩擦,所以精度很高,漂移率低達10~10度/時。它不能承受較大的沖擊和振動。它的缺點是結構和制造工藝復雜,成本較高。陀螺儀的作用是提供準確的方向和位置信息,用于導航、航空航天、慣性導航等領域。
MEMS陀螺相比傳統的陀螺有明顯的優勢:1、體積小、重量輕。適合于對安裝空間和重量要求苛刻的場合,例如彈載測量等;2、低成本;3、高可靠性、內部無轉動部件,全固態裝置,抗大過載沖擊,工作壽命長;4、低功耗;5、大量程,適于高轉速大g值的場合;6、易于數字化、智能化,可數字輸出,溫度補償,零位校正等。陀螺儀工作原理:消費電子設備早在幾年前就開始使用MEMS加速計。 從游戲機到手機,從筆記本電腦到白色家電,運動控制式用戶界面和增強的保護系統給所有的消費電子產品帶來很多好處。船舶導航系統中,陀螺儀可提供精確的方向信息,幫助船舶避開暗礁和淺灘。重慶防爆型陀螺儀
機械式陀螺儀的結構簡單,制造成本低,但精度相對較低,適用于中低精度場合。河南煤機導向陀螺儀
更確切地說,一個繞對稱軸高速旋轉的飛輪轉子叫陀螺。將陀螺安裝在框架裝置上,使陀螺的自轉軸有角轉動的自由度,這種裝置的總體叫做陀螺儀。根據二自由度陀螺儀中所使用的反作用力矩的性質,可以把這種陀螺儀分成三種類型:速率陀螺儀(它使用的反作力矩是彈性力矩);積分陀螺儀(它使用的反作用力矩是阻尼力矩);無約束陀螺(它只有慣性反作用力矩);除了機、電框架式陀螺儀以外,還出現了某些新型陀螺儀,如靜電式自由轉子陀螺儀,撓性陀螺儀,激光陀螺儀等。河南煤機導向陀螺儀